История развития железных дорог

     - иметь      распределенную      сеть      первичных      преобразователей (периферийных   модулей   -   концентраторов),   осуществляющих   сбор   и нормализацию     сигналов    с     первичных    технологических    дачников - термодетекторов;

- наличие технологических датчиков (термодетекторов) устанавливаемых на основном силовом оборудовании локомотива;

     СТК должна обеспечивать следующие характеристики: -  сбор  данных   с   первичных датчиков  с   необходимой   точностью   и периодичностью;

     - выдачу собранной информации  на накопитель НТК с привязкой  к 
текущему времени и дате;

     - возможность нормальной работы  в диапазоне температур рабочей 
эксплуатации локомотива;

     - необходимую защиту от вибрации, механических внешних воздействий 
(аварийных ситуаций),  резких  перепадов температуры,   давления, 
воздействия влаги, и электромагнитную защиту.

     Требования  к программному обеспечению следующие:

     - записанная  информация  должна  быть  совместима с  операционной 
системой Windows, иметь средства защиты от несанкционированного доступа 
и модификации;

     - обеспечивать возможность быстрой расшифровки и преобразования в 
документированный формат.

З) Модуль ввода-вывода

           Предназначен для  организации удаленного сбора данных и управления технологическим процессом. Имеется возможность ввода-вывода цифровых сигналов. Управление каналами осуществляется по команде от центрального компьютера. Данные каналы совместно с промежуточными реле дают возможность включения и выключения силового оборудования. Каналы дискретного ввода могут использоваться центральным компьютером для контроля положения коммутационных аппаратов, находящихся в месте размещения модуля МИМ-1201

  и) Модуль для 2-х канального тахометра  и 2-х канального измерителя температуры  на 32 датчика

Модуль  предназначен для использования  в системах сбора данных, контроля и управления. Модуль позволяет одновременно производить измерения с 2-х датчиков (объектов) частоты вращения и с 32 датчиков температуры DS1820 (DS1920). Получение температуры с датчиков производится в цифровом виде по сети MicroLAN. Измерение производится в фоновом режиме непрерывно, а передача блока данных производится по команде от компьютера верхнего уровня по интерфейсу RS-485. Применение малогабаритных датчиков температуры (DS-1820) позволяет измерять температуру в труднодоступных местах : подшипники вращающихся узлов , обмотки электродвигателей , буксовые подшипники и т.д. Встроенный сторожевой таймер. Гальваническая развязка по цепям питания, интерфейса, измерения оборотов и температуры. Клемные колодки с винтовой фиксацией, сечение проводников от 0,5 до 2,5 мм2.

     к) Модуль преобразователя интерфейсов  RS-232 в RS-485/MicroLAN Преобразователь электрических параметров интерфейса RS-232 в RS-485 обеспечивает возможность использования преимуществ стандарта RS-485 в системах последовательной передачи информации. 

Функционирование  системы теплового контроля силового оборудования основано на принципе динамического опроса температурных датчиков, встроенных в контролируемые узлы, что является непрерывно-дискретной системой. Комплексный дискретный сигнал, несущий информацию о температурном состоянии датчиков (амплитудно-уровневая модуляция) образуется из непрерывных сигналов в результате квантования по времени.

     Преимущество  предлагаемого способа дискретного  контроля датчиков температуры узлов тягового двигателя перед другим состоит в том, что централизованный опрос и сравнение текущих параметров с заданными образцовыми значениями осуществляется неприоритетно, что исключает влияние одного текущего параметра на другой. В реальном масштабе времени циклический процесс аналогового сравнения происходит с большой частотой повторения, достаточной для объективной оценки теплового состояния двигателя с учетом тепловой инерции контролируемых узлов.

 Система СТК построена по симплексной  схеме. В кабине машиниста установлен центральный орган системы (ЭБУ  ПМ-К/Этот блок соединен отдельными информационными линиями со всеми локальными устройствами ПМ-К (периферийными модулями - концентраторами), расположенными в ВВК обеих секций рядом с контролируемым оборудованием. Физически информационные линии представляют собой кабель 19x1.5 (на 16 проводов). К каждому из устройств ПМ-К подключается от 5 до 8 температурных датчиков на основе терморезисторов (например KMT, MMT или термометры сопротивления ТСП - 8045" с пределами измерения от -55 С° до+250 С°). Эти датчики располагаются во всех основных наиболее нагруженных по температурным условиям точках конструкции контролируемого силового

оборудования  локомотива. Каждый датчик подключен  своим отдельным двухжильным кабелем к ПМ-К. Всего на локомотиве, возможно, установить 128 датчиков при четырёхразрядной параллельной адресной шине.

Для оптимизации структуры системы  предлагается следующее:

• переход на новую элементную базу (включая микроконтроллеры и 
  интеллектуальные датчики), что увеличит конкурентоспособность, т.к. 
  повысятся эксплуатационные показатели системы.
• частичный или полный уход от радиальной схемы построения для 
  уменьшения габаритов, массы, длины, стоимости кабеля.

   С целью сокращения длины бортовых коммуникаций, и, следовательно, для повышения надежности системы - использовать в качестве физической среды информационного обмена силовые цепи судна либо применять мультиплексированную систему уплотнения данных.

   Модернизацию  системы предлагается производить  на базе промышленных сетей в стандарте LonWorks. Эти сети абсолютно децентрализованы, т.е. все их узлы совершенно равноправны. Отсюда вытекают главные преимущества таких систем:

    - чрезвычайно высокая надежность функционирования. При выходе из 
строя любого узла сети или участка кабеля остальные узлы не пострадают 
и  продолжат работу в штатном режиме.  Это  чрезвычайно  важно, для 
построения систем безопасности (в т.ч. пожарной сигнализации).

• большая гибкость системы. Имеется возможность уменьшать или 
  наращивать   число   датчиков,   без   какого   бы   то   ни   было   изменения 
  структуры системы пожарной сигнализации.
• свободная  топология   сети.   Конфигурация   системы   может  быть 
  совершенно   произвольной:   звездообразной,   кольцевой,   типа   "общая 
  шина",   смешанной.   Это   дает   огромную   свободу   выбора   решений 
  реализации     конкретной     системы,     позволяя     гибко     варьировать 
  соотношение цены, надежности, быстродействия.
• широкие возможности интеграции. Построенная на оборудовании 
  LonWorks система пожарной сигнализации автоматически интегрируется 
  в   общую   бортовую   информационную   сеть   судна,   т.к.   оборудование 
  LonWorks имеет встроенные возможности по обмену данными со всеми 
  информационными    протоколами,    принятыми    в    мире    в    качестве 
  стандартов:  Ethernet, Tl, X.25, Bitbus, Profibus, CAN, Modnet, SINEC, 
  Grayhill,  Opto22  (цифровой),  OptoMux,  Modbus,  ISAbus,  STD32  bus, 
  PC/104, VMEbus и EXMbus.
• гарантии надежности и качества. Сегодня технология LonWorks 
  используется       сотнями       компаний       при       построении       систем 
  жизнеобеспечения'   зданий,    в    телекоммуникациях,    транспортировке, 
  производстве и др. По всему миру работает свыше 2,5 миллионов LON- 
  узлов.    Пользователям    предлагается  75   различных  LON-продуктов. 
  Существует около 40 дистрибьюторов в 20-ти странах мира.

  Построение  сигнализации теплового состояния силового оборудования на базе технологии LonWorks - это первый шаг к "Интеллектуальному локомотиву". Самый простой из уровней модернизации системы сигнализации - это замена аналогового тракта передачи данных от датчиков на цифровой тракт. Этот тракт будет формироваться двумя устройствами. Устройство № 1 будет оцифровывать аналоговые показания терморезистивных датчиков, и пересылать их в цифровом виде по витой паре устройству № 2. Второе устройство будет выполнять противоположную функцию: получать данные по витой паре, преобразовывать их в аналоговую форму и выдавать их непосредственно на центральный блок электроники ЭБУ. Таким образом, совместная работа этих двух устройств создает промежуточный цифровой тракт передачи данных от датчиков в кабину локомотива, причем этот тракт совершенно прозрачен для блока электроники, т.е. этот блок безо всяких изменений   переносится    в   новую   систему   сигнализации.   

     В итоге модернизация системы сигнализации будет достаточно простой и обойдется недорого.

Технически  это решение оформляется следующим  образом. Все датчики температуры разбиваются на группы по 4 штуки (таких групп будет 12, одна из них - неполная, на 3 датчика). По помещениям судна в максимальной близости от каждой группы размещаются концентраторы ПМ-К, имеющие по 8 аналоговых входов и 1 цифровой выход.

     Для размещения концентраторов также можно  использовать корпуса, крепёж и существующую разводку кабелей в устройствах. Датчики запитываются от концентратора, и на него же выдают свои аналоговые показания.

     Вторым, более сложным, но и более эффективным  решением, является существенная модернизация самого центрального блока электроники совместно с уже рассмотренным применением концентраторов ПМ-К. Предполагается замена ЭБК ПМ-К на промышленный компьютер (например, фирмы Advantech) со встроенным интерфейсом LonWorks. Сравнительный анализ параметров и определение преимуществ представлен в таблице 3.11.

   Таблица 3.11 - Сравнительный анализ параметров системы

     Параметры системы, модифицированной на основе технологии Lon Works по первому из рассмотренных выше вариантов.

     Общая сумма затрат на оборудование (концентраторы + витая пара) составит порядка $ 2500.

     Достоинствами модифицированной системы сигнализации являются:

     Возможность легкой и быстрой модернизации системы  сигнализации теплового состояния  в любых условиях, даже на реально  действующих локомотивах, т.к. основные блоки системы (все термодатчики и центральный блок электроники ЭБУ ПМ-К) остаются в работе, на своих местах.

     Резкое  уменьшение длины (на 88.6%), веса и габаритов  кабельных трасс в пожарной сигнализации.

     Повышение точности работы системы (в 3 раза).

     Относительно невысокая стоимость затрат по сравнению с альтернативными методами модернизации.